鍋爐受熱面積灰影響及清灰方法

李軍寧

摘 要：鍋爐受熱面積灰降低鍋爐熱效率，導致鍋爐“四管”過熱，安全性降低。本文對鍋爐受熱面積灰的形成以及主要危害進行了闡述，強調了鍋爐安裝吹灰器的必要性，以及對目前西柏坡發(fā)電廠所安裝的三類吹灰器：蒸汽吹灰器，聲波式吹灰器及燃氣激波吹灰器的特點進行了分析對比。

關鍵詞：積灰 蒸汽吹灰 聲波式吹

一 鍋爐受熱面積灰及影響

1鍋爐受熱面積灰的形成

來煤燃料中含有不可燃成分統(tǒng)稱為灰分，在燃燒過程中產(chǎn)生的灰分，一部分沉積在鍋爐受熱面上，另一部分隨煙氣帶入除塵器。沉積附著在鍋爐“四管”的灰，分為兩種形態(tài)，即積灰和結渣。所謂積灰，指溫度低于熔點時灰沉積物在鍋爐受熱面上的附著沉積。所謂結渣，是指高于熔點熔化了的灰粘附在受熱面上，一般多發(fā)生在屏式過熱器、高溫過熱器、爐膛出口等高溫區(qū)域。積灰在物理、化學綜合作用下，生成各種形態(tài)，按積灰強度來劃分，可分為蓬松性的積灰和結渣性的積灰，發(fā)生積灰結渣部位多數(shù)位于鍋爐出口水平煙道、尾部豎井煙道的高溫區(qū)域。

2鍋爐受熱面積灰的主要危害

電廠鍋爐燃煤多為高灰分、高硫份煤質，在爐膛燃燒中容易引起受熱面管子積灰、結渣、腐蝕和磨損。它產(chǎn)生危害一方面使爐膛及各級受熱面吸熱量減少，大大降低受熱面?zhèn)鳠嵝剩M而鍋爐各級受熱面出口煙氣溫度升高，鍋爐效率大大降低；另一方面積灰會使尾部受熱面及空氣預熱器發(fā)生積灰堵塞，使轉機電耗增加，此外，積灰、結渣還會使受傳熱和輻射受阻，導致鍋爐四管管壁超溫，發(fā)生高溫區(qū)域腐蝕甚至爆管；較大堅硬的大渣塊墜落砸傷冷灰斗管排，影響鍋爐的安全運行，有時因此發(fā)生爆管導致停爐事故。

對火電機組鍋爐而言，爐膛燃燒區(qū)結焦、輻射、對流 過熱器掛渣，尾部受熱面附著積灰是不可避免的。大的焦塊往往掛在水冷壁上，掉落大的焦塊將會使冷灰斗下部干渣機無法排渣，嚴重時必須停爐處理；過熱器掛渣嚴重時，將會使煙氣通廊堵死；尾部煙道積灰嚴重時，將使空預器蓄熱元件堵死。

3鍋爐安裝吹灰器的必要性

鍋爐受熱面堆積附著積灰會不同程度的減弱煙氣與汽水之間的熱量交換，增大煙氣流動阻力，使排煙溫度上升，降低傳熱效率，大量運行經(jīng)驗和熱力計算表明，鍋爐排煙溫度每升高20℃，鍋爐熱效率就會下降1 %，結渣、積灰較多時將嚴重影響鍋爐的正常運行，過熱器超溫，加速過熱器的老化爆漏。焦、渣、積灰長期覆蓋受熱面設備又會加劇受熱面管子的腐蝕、造成四管爆破，嚴重影響受熱面的壽命。

二 鍋爐受熱面主要清灰方式及存在的問題

1蒸汽吹灰器

國內外蒸汽鍋爐受熱面吹灰廣泛采用蒸汽吹灰的原因主要是由于低壓蒸汽取汽簡單可靠，另一方面，蒸汽吹灰能起到“立竿見影”的效果，特別是受熱面上粘結附著的灰渣、熔融蓬松灰渣都能有效地被清除。它是工作原理利用低壓蒸汽噴射流的動能，直接噴射至受熱面表面，沖擊動壓瞬間高達到2000Pa，大量的灰渣迅速地被落，受熱面吹灰效果顯著，因此，在燃煤機組中常采用旋轉式長短桿蒸汽吹灰器。但是，蒸汽吹灰也有它不利的一面。1蒸汽耗量較大，例如我公司#1—4爐省煤器每臺機組安裝了4臺吹灰器，每臺每天運行6分鐘，每臺耗汽量72.8kg/min，總耗汽量為1750kg。4臺300MW機組鍋爐一共安裝400多臺蒸汽吹灰器，按吹灰程序順序執(zhí)行吹灰，全面吹灰每臺機組一次約需3小時，總耗汽量約220～400t，使鍋爐給水和補給水費用大大提高；2排煙中的增加水蒸氣含量，尾部煙道中管排容易發(fā)生積灰粘結和低溫腐蝕，煙氣末端的空氣預熱器蓄熱元件更容易積灰堵塞，雖然可以在運行中進行在線沖洗，但效果大打折扣，使空預器壓差偏高，緊急情況下不得不采取停爐沖洗方式清灰；3蒸汽射流速度高，不斷卷吸周圍含塵高溫煙氣，直接沖刷到鍋爐受熱面管排上，長期吹灰致使受熱面磨損減薄而發(fā)生爆管；4爐膛蒸汽吹灰器的有效吹掃半徑多為1.5～2.0米，吹掃面積有一定局限，常常存在吹掃不到的區(qū)域死角。為了滿足受熱面清灰的要求，西柏坡電廠每臺300MW機組布置了100多臺長、短桿蒸汽吹灰器，初投資較大。

2燃氣激波吹灰器

燃氣激波吹灰器的工作原理，是利用空氣和可燃氣體在一固定的容器中混合，經(jīng)過高頻點火，產(chǎn)生劇烈燃燒，利用瞬間產(chǎn)生的巨大振動和大量高溫高速氣體，以沖擊波的巨大能量振蕩、撞擊和沖刷鍋爐受熱面管排，使其表面積灰脫落飛濺，由煙氣排出，較大硬塊被沖擊破碎。

1）其技術性能主要優(yōu)點是：沖擊能量大，應用于于松散性積灰和適合于粘結性積灰、結焦和堵灰的清除。整個系統(tǒng)簡單，沒有轉動機械，運行程序全自動化。操作簡單，不需要經(jīng)常維護。結構尺寸適中，易用于空間區(qū)域尺寸小的位置。

2）其技術性能主要缺點是：（1）需要周期性更換供氣裝置。（2）運行成本高。（3）垂直沖刷面清灰效果好，水平管組清灰效果較差，存在吹灰死角。（4）長期沖刷易使受熱面變薄或變形，影響正常運行。（5）有嚴重的安全隱患。

3聲波式吹灰器

1）聲波式吹灰器的原理是將高壓濃縮空氣或蒸汽通過金屬膜片、旋笛、發(fā)聲共振腔或其它發(fā)生器產(chǎn)生很強的聲音，聲波在煙道或爐膛內傳播，使煙氣中的灰粒發(fā)生共振，并按一定頻率改變積灰邊界層的縱向壓力梯度，依靠聲波振動反復振擊作用，使受熱面上微少的灰粒沉積和積灰面上的灰塵受到破壞而剝離，從而清除積灰的效果。

2）其技術性能主要優(yōu)點是：結構簡單性能可靠，操作控制方便；無吹掃介質沖刷受熱面，運行安全，維修簡單，維護費用低。聲波產(chǎn)生的穿透力可以到達其它吹灰裝置不易達到的區(qū)域，在作用范圍內可以不留死角。運行成本低廉。

3）其技術性能主要缺點是：（1）機械活動部件組合較多來產(chǎn)生聲波，由于活動部件較多，所以極易損壞，運行中容易出現(xiàn)操作困難、發(fā)聲可靠性不強等現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生的聲能能量較低，由于現(xiàn)有吹灰器主要產(chǎn)生線性頻率，不能夠與鍋爐產(chǎn)生的所有灰垢的固有頻率產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生清灰不徹底，并影響了其適用的范圍。

三 結論

鍋爐四管管排積灰導致鍋爐效率降低，易引起鍋爐爆管，導致經(jīng)濟性和安全性下降。鍋爐受熱面一般采用多種吹灰器綜合吹灰，在運行過程中，對管排進行定期吹掃，使其保持在合適的清潔狀態(tài)，提高了運行的安全經(jīng)濟性。在西柏坡發(fā)電廠300MW機組鍋爐蒸汽吹灰器主要應用于鍋爐爐膛、燃氣激波吹灰器主要應用于旋轉式空氣預熱器以及尾部煙道中布置的低溫過熱器、低溫再熱器和省煤器，且上述吹灰效果較好。而應用于低溫過熱器、低溫再熱器的聲波式吹灰器吹會效果較差，應須進行改進以提高吹灰效果。